Sicurezza della navigazione: il rischio delle onde anomale
Mare

Ci sono situazioni in cui navigare può essere pericoloso in particolare nei casi in cui le condizioni meteo marine sono particolarmente avverse. 
Sebbene le grosse navi risentono meno di questi problemi e solitamente possono affrontare condizioni del mare che sono invece proibitive per imbarcazioni più piccole, non mancano gli incidenti. In molti casi il rischio è causato non tanto dalla presenza di situazioni complessivamente pericolose, ma da situazioni critiche legate alla presenza di alcune onde particolarmente alte e ripide che hanno impattato sulle imbarcazioni. Alcuni di questi casi sono avvenuti anche nel Mediterraneo Nord Occidentale (vedi immagine sottostante, che indica il luogo di un incidente in mare avvenuto nel marzo 2010 a largo della costa franco-spagnola).  

 

mappa vento e mare gias

Figura 1 -  mappa dello stato del mare (altezza d'onda) del 3 marzo 2010. L'asterisco in nero indica il luogo dell'incidente a largo delle coste francesi. 

Si possono prevedere le onde anomale?

In genere, i servizi di previsione meteo-marina che vengono realizzati dai centri meteo producono delle mappe di altezza d’onda significativa che è il parametro più conosciuto con cui si misura lo stato del mare. Fisicamente questo parametro rappresenta "la media del terzo delle onde più alte", in pratica è una sorta di "onda media percepita". Tuttavia un mare caratterizzato da una certa altezza d’onda significativa può sviluppare, seppure con probabilità piccola, onde con un’altezza e una ripidità molto più alte di quelle indicate, ad esempio onde anche oltre il doppio dell’altezza significativa prevista. Questa probabilità che è stimata molto piccola nei modelli tradizionalmente usati, è significativamente più alta nella realtà, e a parità di altezza significativa può variare sensibilmente a seconda delle condizioni marine. Grazie all'utilizzo di modelli più evoluti che tengono conto di tutte le non linearità presenti nel mare è possibile fare delle stime più precise di tale probabilità. 

All’interno del progetto Interreg GIAS il LaMMA sta svolgendo, in collaborazione con l’Università di Torino, uno studio per la caratterizzazione di stati di mare pericolosi nell’area del Nord ovest Mediterraneo, con l’obiettivo finale di definire delle mappe di pericolosità della navigazione relative al potenziale formarsi di onde anomale durante certe situazioni meteorologiche.

In una prima parte dello studio svolta finora, sono state fatte simulazioni numeriche dirette (vedi figura 2), utilizzando un modello ad alto ordine spettrale. Allo scopo si è usato un approccio che permette di simulare l’evoluzione della superficie libera partendo da un dato spettro d’onda, ricavare le distribuzioni delle onde, ovvero la probabilità associata ad ogni altezza, e di conseguenza stimare la probabilità delle onde più estreme.

 

modello onde

La figura 2 mostra la superficie libera del mare istantanea ottenuta dal modello ad alta risoluzione in particolare è stato fatto uno zoom su una piccola parte del campo simulato, dove si viene a creare un'onda anomala. L'altezza di tale evento, data dalla differenza tra il punto più alto in rosso scuro e il punto più basso in blu, è di circa 10 metri, al di sopra quindi del doppio dell'altezza significativa dello stato di mare in esame, che era di circa 4 metri.

 

 

Dalle prime analisi effettuate è emerso ad esempio che, considerando un incidente avvenuto alcuni anni fa non lontano dalle coste francesi, la situazione che si è verificata in quell’incidente è piuttosto comune a molti tipi di stati di mare che normalmente sono presenti nella nostra area e che non si è trattato quindi di un evento così unico.

Nella figura 1 si può vedere la mappa dell'altezza d'onda significativa nel Mediterraneo relativa all'orario di quell'incidente, dalla quale si vede che le previsioni mostravano delle condizioni navigabili, seppur con un certo rischio, per navi passeggeri di grosse dimensioni lungo la rotta Barcellona - Genova, con un’altezza significativa prevista intorno ai 4 metri nella posizione dell'incidente. 

La figura 3 mostra invece la distribuzione dell'altezza delle creste delle onde stimata sia dal modello ad alta risoluzione e che da una tipica distribuzione teoretica lineare (ottenuta semplicemente come sovrapposizione di onde elementari senza considerare le interazioni) dalla quale si capisce che la probabilità di avere onde oltre una certa soglia possa essere anche superiore di dieci volte rispetto a quella prevista dalla teoria lineare, e che quindi condizioni apparentemente sicure possano celare onde molto più alte della media percepita e di conseguenza esporre la navigazione a rischi più alti del previsto. 

 

simulazione diretta onda

 

Figura 3 - La linea continua nera corrisponde alla distribuzione teorica, i simboli rossi corrispondono alla distribuzione ottenuta con le simulazioni numeriche.  
 

 

Tutto questo sarà oggetto di approfondimento nel corso del progetto. In una prima fase analizzeremo altri casi studio relativi ad altri incidenti per verificare l'eventuale presenza di condizioni simili che possano costituire un segnale d'allarme. Successivamente per rendere questo metodo applicabile a fini previsionali, l'obiettivo è di classificare condizioni di mare affini in classi, e per ognuna di esse definire un indice di rischio basato sulla probabilità di eventi estremi. In tal modo sarebbe possibile generare delle mappe di rischio evidenziando in particolare la maggiore o minore pericolosità di determinate rotte.

 

interreg GIAS